(57)【要約】  【課題】従来のレーザ・トリガ・ギャップ（ＬＴＧ）においては、電極の位置を精確に決めなければならず、電極間の距離を十分にとることは難しく、大気圧程度で行うために電極の損耗も大きかった。また、電極の配置に自由度はなく、スイッチングの際も複数の陰極を近づけることも困難である。さらに、レーザ・トリガ・ギャップにおいては、陽極と陰極を一組として構成することが必須であり、１個の陽電極に対し、複数の陰電極を切り替えることは不可能であった。【解決手段】本願発明においては、１個の陽電極に対して、複数の陰電極を配置し、レーザ誘導放電をスイッチングに応用することにより、家電程度の低電圧、低電流から、高電圧、大電流までのスイッチングを可能とした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に複数の陰極及び単一の陽極を設け、該陰極及び該陽極の間に電圧を印加し、該複数の陰極の中の一つの陰極に対しレーザ光を照射することにより、該一つの陰極と該陽極の間に電流を流すことを特徴とする選択的スイッチング方法。
【請求項２】
上記真空は、１から１００Ｐａであることを特徴とする請求項１に記載の選択的スイッチング方法。
【請求項３】
上記真空容器内の圧力をＰ、上記陰極と上記陽極の間の距離をｄとすると、Ｐ＊ｄ＜１００Pa・mであることを特徴とする請求項１に記載の選択的スイッチング方法。
【請求項４】
真空容器内に複数の陰極と単一の陽極を設けられており、該容器壁には、該陰極にレーザ光を照射することが可能である窓が設けられていることをを特徴とする選択的スイッチング装置。
【請求項５】
上記真空は、１から１００Ｐａであることを特徴とする請求項４に記載の選択的スイッチング装置。
【請求項６】
上記真空の圧力をＰ、上記陰極と上記陽極の間の距離をｄとすると、Ｐ＊ｄ＜１００Pa・mであることを特徴とする請求項４に記載の選択的スイッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、家電程度の低電圧、低電流から、高電圧、大電流までのスイッチイングにおいて、複数の回路の中から、選択が必要な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧、大電流のスイッチングは、機械的なリレーによるスイッチングでは困難である。このような高電圧、大電流においてもスイッチングが可能なものとして、実用化されたものにサイラトロンなどがある。サイラトロンは、放電を利用したスイッチングである。しかし、サイラトロンは、構造が複雑であると共に高価であるのが欠点である。
【０００３】
次に高電圧、大電流のスイッチングが可能な他のスイッチング方式としてレーザ・トリガ・ギャップ（ＬＴＧ）がある（下記特許文献１及び２参照）。このレーザ・トリガ・ギャップにおいては、図５に示すように、球状の電極とレーザアパーチャー（開口）をもつ電極とを対向させ、電極と電極の間にレーザを照射し、発生したプラズマ・プルームによってスイッチングを行う。ＬＴＧの特徴は、正確で確実なタイミングと同期をとることができることである。このＬＴＧは、スイッチングする回路の数に理論上制限はなく、複数スイッチングが可能である。
【０００４】
また、レーザにより誘導された電子又はイオンを利用するものとして、以下の放電加工装置がある（下記特許文献３参照）。すなわち、３０００Ｐａ以下の減圧環境下において、放電電極からは直視し得ない隠れた位置にある被加工部位に対して、レーザを照射し、かつ、放電電極から放電を開始すると、放電電極から放出された電子は、電気力線に沿って被加工物を迂回して裏側に達し、レーザに誘導されて被加工部位に入射し、被加工部位の切削を行う。レーザを振ってレーザの照射位置を移動させると、被加工部位もまた移動する。こうして、放電電極からは直視し得ない部分の立体形状の加工が可能になる。
【０００５】
さらに、一方の電極にレーザを照射したときに他方の電極からの放電が前記レーザに誘導されるように構成し、前記レーザの照射の断続を制御して放電のスイッチングを行う構成としたレーザ誘導放電によるスイッチング方式がある（下記特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平６−３３４２４２号公報
【特許文献２】特開平１０−４１０４６号公報
【特許文献３】特開平７−５１９４１号公報）
【特許文献４】特開２００１−３０７８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のレーザ・トリガ・ギャップ（ＬＴＧ）においては、電極の位置を精確に決めなければならず、電極間の距離を十分にとることは難しく、大気圧程度で行うために電極の損耗も大きかった。また、電極の配置に自由度はなく、スイッチングの際も複数の陰極を近づけることも困難である。さらに、レーザ・トリガ・ギャップにおいては、陽極と陰極を一組として構成することが必須であった。
【０００７】
上記レーザ誘導スイッチングにおいては、例えば、１個の陽電極に対して、複数の陰電極を同時にスイッチングするものであり、１個の陽電極に対し、複数の陰電極を切り替えることは不可能であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明においては、１個の陽電極に対して、複数の陰電極を配置し、レーザ誘導放電をスイッチングに応用することにより、家電程度の低電圧、低電流から、高電圧、大電流までのスイッチングを可能としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
回路を閉じる際のスイッチングのコントロールは、レーザの操作のみで可能であり、複数の回路の中から選ぶことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本願発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明に係るスイッチング等価回路の一例であり、回路１，回路２，回路３の三つの回路を選択的にスイッチングする例である。この実施例においては、選択すべき回路は、三つしかないが、理論上は回路数に上限はない。このスイッチング回路は、高圧、高電流の電源から、回路１〜３を選択的に電流を流すことができるものである。一般的には、家電程度の低電圧、低電流から、サイラトロンで使う程度の高電圧、高電流までが可能である。
【００１２】
図２は、上記等価回路を具体的に実施した場合の電極等の配置を表す。
陽極と陰極は、図２のように絶縁体を境にして、互いに反対側に配置されている。実際には向き合った配置でも当然に可能であるが、本発明がいわゆるレーザ・トリガー・ギャップと混同されることを避けるためにこの配置にしてある。なぜなら、レーザ・トリガー・ギャップにおいては、このような陽極と陰極が絶縁体を挟んで反対側に配置された状態においてはスイッチングすることができないからである。
【００１３】
この実施例においては、真空容器内に複数の陰極と一つの陽極が設けられている。真空容器内の圧力を1〜1000Pa程度として、ガスは、空気を用いた。レーザは、YAGレーザであり、出力約100mJのパルスである。陰極同士の上下の距離は、1cm、電源は、コンデンサーを用いて、電圧は600Vである。放電は、圧力をP、陰極と陽極の間の距離をd、印加電圧をVs、電流をIとすると、P*d＜100Pa・m、Vs<1000V、I<1000AのPaschenの法則に準ずる範囲であれば可能である。
【００１４】
レーザ光は、真空容器壁に設けられた透明な窓を通して該容器内へ導入される。レーザ光の照射位置を移動することにより、回路1〜3を選択することができる。図2においては、回路2をスイッチングするために、レーザ光を回路2の陰極に照射している。陰極に照射されたレーザ光によって、陰極の金属がプラズマ化して、高速の電子が飛び出し、周囲の空気を電離しながら電子スォーム（群れ）を作り出す。電子は、背面の陽極方向に加速されるので、電子スォームは陽極まで到達して、陽極と回路2の陰極との間が導通される。すなわち、回路2がスイッチングされる。同様に、回路1、回路3についても、それぞれの陰極にレーザを照射することでスイッチングすることができる。
【００１５】
図3に、回路がスイッチングされた状況の写真を示す。配置は、図2と同じである。上から回路1、回路2、回路3がそれぞれスイッチングされた例を示している。図3から明らかなように、一つの回路がスイッチングされた時、わずか1cmしか離れていない他の回路の陰極があるにもかかわらず、他の回路には影響がない。つまり、レーザ照射のみで回路を選択することができる。
【００１６】
図4は、回路1、回路2に電流計を取り付けて計測した例である。回路1に電流が流れている時には、すぐ隣の回路2には電流は流れていない(a)。回路2に電流が流れている時には、すぐ隣の回路1には電流は流れていない(b)。回路3に電流が流れている時には、回路1と2には電流は流れていない(c)。
以上のように、レーザの照射のみで、回路を選択できて、他の回路にはまったく影響がない。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本願発明は、真空中において、家電程度の低電圧、低電流から、サイラトロンで使う程度の高電圧、高電流において、選択的スイッチングが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るスイッチング等価回路の一例
【図２】上記等価回路を具体的に実施した場合の電極等の配置図
【図３】回路がスイッチングされた状況の写真
【図４】回路１及び回路２に流れる電流の様子
【図５】従来のＬＴＧの模式図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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